Densidad
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| Sustancia | Densidad media (en kg/m3) |
|---|---|
| Aceite | 920 |
| Acero | 7850 |
| Agua | 1000 |
| Agua de mar | 1027 |
| Aire | 1,3 |
| Aerogel | 3 |
| Alcohol | 780 |
| Magnesio | 1740 |
| Aluminio | 2700 |
| Carbono | 2260 |
| Caucho | 950 |
| Cobre | 8960 |
| Cuerpo humano | 950 |
| Diamante | 3515 |
| Gasolina | 680 |
| Helio | 0,18 |
| Hielo | 920 |
| Hierro | 7874 |
| Hormigón armado | 2500 |
| Madera | 900 |
| Mercurio | 13580 |
| Oro | 19300 |
| Wolframio | 19250 |
| Uranio | 19050 |
| Tántalo | 16650 |
| Torio | 11724 |
| Estaño | 7310 |
| Piedra pómez | 700 |
| Plata | 10490 |
| Osmio | 22610 |
| Iridio | 22650 |
| Platino | 21450 |
| Plomo | 11340 |
| Poliuretano | 40 |
| Sangre | 1480 - 1600 |
| Tierra (planeta) | 5515 |
| Vidrio | 2500 |
En fÃsica el término densidad (
) es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, sinónimo de «masa volúmica», y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.
Tabla de contenidos |
[editar] Densidad absoluta
La densidad absoluta o densidad normal, también llamada densidad real, expresa la masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaración al respecto, el término densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta. La densidad es una propiedad intensiva de la materia producto de dos propiedades extensivas:
[editar] Densidad relativa
La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, resultando una magnitud adimensional. La densidad del agua tiene un valor de 1 kg/l —a las condiciones de 1 atm y 4 °C— equivalente a 1000 kg/m3. Aunque la unidad en el SI es kg/m3, también es costumbre expresar la densidad de los lÃquidos en g/cm3.
[editar] Unidades de densidad
Unidades de densidad en el SI son:
- kilogramo sobre metro cúbico (kg/m³)
- gramo sobre centÃmetro cúbico (g/cm³)
Unidades fuera del SI:
- kilogramo sobre litro (kg/L). El agua generalmente tiene una densidad alrededor de 1 kg/L, haciendo de esta una unidad conveniente.
- gramo sobre mililitro (g/mL), que esquivale a (g/cm³).
También hay equivalencias numéricas de kg/L (1 kg/L = 1 g/cm³ = 1 g/mL).
Otras unidades usadas en Estados Unidos, también llamado Sistema Anglosajón de Unidades son:
- onza sobre pulgada cúbica (oz/in3)
- libra sobre pulgada cúbica (lb/in3)
- libra sobre pie cúbico (lb/ft3)
- libra sobre yarda cúbica (lb/yd3)
- libra sobre galón (lb/gal)
- libra sobre bushel americano (lb/bu)
- slug sobre pie cúbico.
[editar] Densidad media y puntual
Para un material homogéneo, la fórmula masa/volumen puede aplicarse sin recaudos. En el caso de un objeto no homogéneo, en cambio, dicha fórmula tiene el problema de que la densidad de las distintas partes son diferentes. En este caso, se puede medir la "densidad media", aplicando la fórmula masa/volumen a todo el objeto, o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto del objeto. En esta variante, la fórmula se aplica a cada porción del objeto que sea homogénea (a cada fase).
Por ejemplo, un vaso con agua es un objeto con dos partes. Si uno considera la densidad en cada punto, ésta es distinta en el agua que en el vidrio. La densidad media, en cambio, es una sola para todo el objeto, y resultará intermedia entre la densidad del agua y la del vidrio. La densidad media de un material no es una propiedad intrÃnseca y depende de la forma en la que el material haya sido tratado: si está en granos o en polvo ocupará más espacio que si está en forma compacta.
[editar] Fórmulas
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[editar] Cambios de densidad
En general, la densidad de un material varÃa al cambiar la presión o la temperatura. Se puede demostrar[cita requerida], utilizando la termodinámica que al aumentar la presión debe aumentar la densidad de cualquier material estable. En cambio, si bien al aumentar la temperatura usualmente decrece la densidad de los materiales, hay excepciones notables. Por ejemplo, la densidad del agua lÃquida crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C y lo mismo ocurre con el silicio a bajas temperaturas[cita requerida].
El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y lÃquidos es muy pequeño, por lo que tÃpicamente la compresibilidad de un lÃquido o sólido es de 10–6 bar–1 (1 bar=0.1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10–5 K–1.
Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura. Efectivamente, la ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:
donde R es la constante universal de los gases ideales, P es la presión del gas, m su masa molar, y T la temperatura absoluta.
Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 bar duplicará su densidad si se aumenta la presión a 2 bar o, alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K.